專利名稱:溴強(qiáng)腐蝕混合源抑制自摻雜硅外延的制作方法
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體硅器件及集成電路制造技術(shù)，是一種抑制重?fù)诫s硅襯底上硅外延生長(zhǎng)中的自摻雜效應(yīng)的工藝。
四氯化硅低壓硅外延和硅烷低壓硅外延可以抑制硅外延中的自摻雜效應(yīng)。但抑制自摻雜效應(yīng)的效果與反應(yīng)室內(nèi)的壓力有關(guān)，與加熱方式有關(guān)，與硅襯底背面封閉有關(guān)。使用高頻感應(yīng)加熱外延，在反應(yīng)室內(nèi)壓力較低時(shí)有產(chǎn)生高頻低壓氣體放電現(xiàn)象限制了壓力的降低，從而影響抑制自摻雜效果。在硅烷外延中，生長(zhǎng)速率低，需要采用予先對(duì)襯底背面實(shí)行高純硅淀積封閉，然后再進(jìn)行硅外延的兩次生長(zhǎng)。所以生長(zhǎng)工藝周期長(zhǎng)，浪費(fèi)材料。因此在使用高頻感應(yīng)加熱爐外延時(shí)，上述兩種方法對(duì)抑制重?fù)缴?、重?fù)搅椎墓枰r底上的自摻雜效應(yīng)的效果有一定限制。另外，外延前大多數(shù)采用高溫氯化氫氣相拋光工藝操作繁瑣;少數(shù)使用的溴拋光工藝則由于為了除去溴中水加入四氯化硅，產(chǎn)生的二氧化硅粉塵沾污外延系統(tǒng)，影響外延片的質(zhì)量。
本發(fā)明采用了高純濃硫酸為脫水劑的溴氣相拋光工藝，操作簡(jiǎn)單有效，無二氧化硅粉塵沾污外延系統(tǒng)。
本發(fā)明采用了溴強(qiáng)腐蝕拋光，利用基座上硅遷移效應(yīng)對(duì)硅襯底實(shí)行原位背面硅封閉，外延生長(zhǎng)和背面封閉可一次完成。簡(jiǎn)化了操作，縮短了工藝周期，封閉效果好。
本發(fā)明采用了四氯化硅和硅烷混合源生長(zhǎng)，兼有兩種硅源的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)證明能夠有效抑制自摻雜效應(yīng)。
本發(fā)明的高純濃硫酸溴脫水裝置由硫酸瓶(圖1中1)和溴瓶本發(fā)明的高純濃硫酸溴脫水裝置由硫酸瓶(圖1中1)和溴瓶(圖1中2)組成，以氫氣為載氣，將經(jīng)過脫水裝置的溴載至高溫下的反應(yīng)室(圖1中5)，對(duì)反應(yīng)室中基座(圖1中6)上的硅襯底(圖1中7)實(shí)行強(qiáng)腐蝕的同時(shí)，使硅襯底背面遷移2微米以上多晶硅。然后按一定比例通入四氯化硅和硅烷進(jìn)行外延生長(zhǎng)。
本發(fā)明的特點(diǎn)是，常壓外延，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工藝周期短，生長(zhǎng)速率高于相同條件下的四氯化硅為源的硅外延，無二氧化硅粉塵沾污，抑制自摻雜效果好。
本發(fā)明的外延生長(zhǎng)溫度950℃～1150℃;混合源中四氯化硅烷的摩爾比例是〔SiCl4〕∶〔SiH4〕＝3∶7-7∶3。本發(fā)明的其它外延指標(biāo)可根據(jù)實(shí)際外延要求確定。
圖1為實(shí)驗(yàn)裝置圖。1為濃硫酸瓶。2為溴瓶。3為四氯化硅瓶。4為硅烷瓶。5為反應(yīng)室。6為包硅石墨基座。7為硅襯底。8為高頻感應(yīng)加熱器。
權(quán)利要求
1.一種溴強(qiáng)腐蝕混合源抑制自摻雜硅外延工藝，其特征在于使用了濃硫酸脫水溴拋光，并且在外延生長(zhǎng)前對(duì)硅襯底實(shí)行溴強(qiáng)腐蝕和背面封閉，在外延生長(zhǎng)時(shí)采用四氯化硅和硅烷混合源外延生長(zhǎng)。
2.一種按照權(quán)利要求
1所述的抑制自摻雜硅外延工藝，其特征在于經(jīng)氫氣攜帶的溴進(jìn)入濃硫酸液體后完成脫水。
3.一種按照權(quán)利要求
1所述的抑制自摻雜硅外延工藝，其特征在于經(jīng)濃硫酸脫水后的溴在1050℃-1250℃溫度下，按照比例 (氫氣流量)/(載溴氫氣流量) ＝ (15升)/(0.2升) - (15升)/(0.6升) ，對(duì)硅襯底實(shí)行強(qiáng)腐蝕，使硅襯底背面同時(shí)遷移厚度為2微米以上的多晶硅。
4.一種按照權(quán)利要求
1所述的抑制自摻雜硅外延工藝，其特征在于使四氯化硅和硅烷共同進(jìn)入外延系統(tǒng)，其摩爾比例為〔SiCl4〕∶〔SiH4〕＝7∶3-3∶7。
5.按照權(quán)利要求
1和2所述的濃硫酸系指化學(xué)純度為優(yōu)級(jí)純硫酸。
專利摘要
本發(fā)明是一種半導(dǎo)體器件及集成電路制造中的外延工藝。其目的在于抑制半導(dǎo)體硅外延中自摻雜效應(yīng)。本發(fā)明采用濃硫酸脫水溴強(qiáng)腐蝕遷移背面封閉，硅烷和四氯化硅混合源硅外延。其特點(diǎn)是常壓外延、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、工藝周期短、生長(zhǎng)速率快、無二氧化硅粉塵沾污，抑制自摻雜效果好。
文檔編號(hào)H01L21/02GK86102688SQ86102688
公開日1987年10月28日 申請(qǐng)日期1986年4月16日
發(fā)明者劉明登, 湯廣平, 全寶富 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan